作者单位
摘要
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文给出了一种热振子式双轴微机电系统(MEMS)角速度陀螺的敏感机理。在给出双轴敏感原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上, 对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明, 开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的温度场; 当有角速度加载时, 热振子随着输入角速度而移动, 造成温度场偏移, 两个正交Y(X)方向上对称设置的两热线温差ΔTY(ΔTX)随着输入角速度ax(ay)的加大呈现线性增长, x、y轴平均温度灵敏度为121 mK/(°)/s; 根据输入-输出ωx-VYout和ωy-VXout特性曲线得到数学模型, 从而揭示了敏感机理, x、y轴平均灵敏度为0.091 mV/(°)/s, 平均非线性度为1.86%, 平均交叉耦合为2.3%。该文为优化结构奠定了实用理论基础。
热振子 微机械 陀螺效应 双轴 交叉耦合 敏感机理 数学模型 thermal oscillator micromechanics gyroscopic effect biaxial cross-coupling sensitive mechanism mathematical model 
压电与声光
2023, 45(3): 477
作者单位
摘要
1 长春理工大学 机电工程学院, 吉林 长春 130012
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 轻量化实验室, 江苏 苏州 215123
液体产品的密度检测是审核产品品质的重要手段之一。针对当前传统密度检测装置体积大、功耗高、不易在线检测的问题, 该文设计并制作了一种基于压电微机械超声换能器(PMUT)的液体密度测量传感器。该传感器由两个PMUT(半径为500 μm, 空气中谐振频率为136 kHz)组成, 分别作为发射端与接收端。实验测试结果表明, 该传感器的谐振频率与液体密度成线性关系, 在776~1 150 kg/m3密度范围内具有良好的响应, 其灵敏度为17 Hz/kg/m3。
密度检测 压电微机械超声换能器 薄膜振动 density detection piezoelectric micromachined ultrasonic transducer thin film vibration 
压电与声光
2023, 45(3): 374
作者单位
摘要
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文提出了一种高灵敏度的热膨胀陀螺, 并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的二维模型, 并对其进行了有限元分析。结果表明, 输入功率为5 mW, 输入角速度范围为-1 000~1 000 (°)/s时, 提出的热膨胀陀螺温度灵敏度为2.12 mK·[(°)/s]-1, 具有陀螺效应,且热膨胀陀螺灵敏度为1.98 mV·[(°)/s]-1, 非线性度为7.64%。与之前的结构相比, 陀螺灵敏度有提高。该高灵敏度热膨胀陀螺具有抗冲击能力强, 制作成本低, 工艺简单及可靠性高等优点, 可用于航天、消费电子及**等领域。
热膨胀陀螺 微机械 单轴 敏感机理 数学模型 thermal expansion micromechanics single axis sensitive mechanism mathematical model 
压电与声光
2023, 45(2): 202
作者单位
摘要
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上, 通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明, 开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的以动热源为中心的温度场; 输入加速度a时, 动热源沿着加速度方向偏移, 温度场随之偏移, 敏感轴方向上对称设置的两个热线温差ΔTX随着输入加速度a的加大而呈线性增长, 温度灵敏度为7.1×10-2 mK/g。根据输入-输出(a-VXOUT)特性曲线给出数学模型, 得到该加速度计灵敏度为0.5 V/g, 非线性度为2.8%, 从而揭示了敏感机理。
热气体加速度计 微机械 动热源 单轴 敏感机理 数学模型 thermal gas accelerometer micromechanics dynamic heat source single axis sensing mechanism mathematical model 
压电与声光
2023, 45(1): 105
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学物理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
可调谐法布里-珀罗谐振腔目前是在光通信、传感器和激光器等领域被广泛应用的光学器件。按照调谐方式可分为光纤型F-P腔、微机械型F-P腔和电光型F-P腔, 每种均有相应的优点和优势领域。综述了可调谐F-P腔的研究进展, 包括器件结构、性能参数两方面, 并分析了各类可调谐F-P腔器件的性能差异和未来的应用前景。
法布里-珀罗腔 可调谐 光纤器件 微机械 电光效应 Fabry-Perot cavity tunable optical fiber devices micromachine electro-optic effect 
光学与光电技术
2022, 20(5): 1
作者单位
摘要
1 南昌大学信息工程学院电子信息工程系,江西 南昌 330031
2 南昌大学未来技术学院,江西 南昌 330031
提出了一种基于光子-超导量子比特-声子三体复合量子系统相互作用的方案,具体由微波腔和微机械谐振器共同耦合一个超导电荷量子比特构成。基于抽运-探测方法,利用量子朗之万演化方程获得系统一阶线性极化率,研究了超导量子比特耦合微波腔和机械谐振器系统的吸收特性。结果表明,利用双场探测手段,根据信号场的吸收谱中双峰之间的宽度可以精确地测量量子比特与微波腔之间的耦合强度。同时,根据吸收峰和增益峰的位置,实现了振动频率的精确测量。本文提出的测量新方案对精密测量、量子计算以及量子信息处理等领域具有重要的意义。
量子光学 电路量子电动力学 微机械谐振器 探测场吸收特性 
激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0327001
成海峰 1,2朱翔 2候芳 1,2胡三明 1,*[ ... ]石归雄 2
作者单位
摘要
1 东南大学 毫米波国家重点实验室,江苏 南京 210096
2 南京电子器件研究所,江苏 南京 210016
基于硅微机械加工工艺,设计并制作一款W波段4路硅基波导功分/合成器。通过在8英寸的硅晶圆上采用干法刻蚀和晶圆级键合等工艺途径实现了硅基波导结构。根据硅微机械加工工艺的特点,设计了一种基于H面T型结和3dB耦合桥结构的波导功分/合成器。该功分/合成器表现出的损耗为0.25 dB。最后,采用该硅基功分/合成器对4只2W的GaN功率单片进行了功率合成,研制了W波段硅基合成功率放大器。测试结果表明,在92∼96 GHz的频率范围内,输入功率30 dBm的条件下,输出功率在7.03 W至8.05 W之间,典型电源附加效率为15%,平均合成效率为88%。
W波段 微机械加工 功率分配/合成器 固态功率放大器 氮化镓 W band silicon micromachined power splitter/combiner solid state power amplifier(SSPA) GaN. 
红外与毫米波学报
2021, 40(2): 178
作者单位
摘要
1 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
近年来,由柔软和自适应性强的材料组成的智能软体执行器以其高灵活性、生物兼容性和对高负载的机械弹性等一系列优势引起了人们的广泛关注。在各种制造技术中,飞秒激光双光子聚合技术已被证明是一种强有力的工具,促进了智能执行器支持的功能性微机械的发展。利用飞秒激光双光子聚合技术制备了一种基于蛋白质生物材料的对pH刺激响应的微机械,一步实现了蛋白质材料的三维构型和内部交联网络密度的三维分布,通过切换溶液的pH值实现了生物微机械“手臂”的捕捉和释放动作。这种制备策略在面向生物检测、细胞操控的器件研制方面具有广阔的应用前景。
激光技术 飞秒激光 软体执行器 pH响应 蛋白质微纳结构 微机械 
中国激光
2021, 48(14): 1402001
作者单位
摘要
北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081
基于机械杠杆的位移放大效应, 提出了一种具有微杠杆结构的电容检测式微机械陀螺结构, 所设计的杠杆放大机构设置在陀螺的检测模态中, 通过杠杆将科氏质量块的检测位移放大传递到检测框上, 以提升检测位移。建立杠杆结构陀螺的二阶振动微分方程, 分析了杠杆结构对微机械陀螺结构静刚度和固有频率的影响, 探讨了在不同结构条件下杠杆结构对检测位移的放大效果。通过仿真验证了理论的准确性与可行性, 结果表明, 在陀螺谐振情况下, 可有效增大检测框位移60%以上, 提升了检测位移, 进而提升检测灵敏度。
微机械陀螺 微杠杆 位移放大 阻尼比 谐振 micromachined gyroscope micro-lever displacement amplification damping ratio resonance 
压电与声光
2020, 42(1): 118
高策 1,2沈晓卫 1,3章彪 1,2胡豪杰 1,2
作者单位
摘要
1 火箭军工程大学
2 研究生院, 西安 710025
3 核工程学院, 西安 710025
针对微机械陀螺零偏受温度影响较大的问题, 提出一种粒子群优化(PSO)算法和支持向量机(SVM)相结合的陀螺零偏温度补偿方法。首先, 将平滑处理后的陀螺数据作为样本点, 采用基于径向基核函数的支持向量机方法构建漂移模型, 把数据从低维空间映射到高维空间, 并进行线性拟合, 保证泛化能力。然后, 利用粒子群算法对支持向量机的惩罚参数、核函数参数以及不敏感系数进行优化, 避免了人为选择参数的盲目性且提高了建立模型的精度。实验结果表明:经PSO调节支持向量机算法补偿后, 陀螺输出精度更高; 与最小二乘法、BP神经网络法相比, 陀螺输出数据方差分别减小了81.3%和57%, 最大误差分别减小54.7%和48.5%。
微机械陀螺 温度补偿 支持向量机 粒子群优化算法 micro-mechanical gyro temperature compensation support vector machine particle swarm optimization 
电光与控制
2019, 26(6): 100

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